Question

乙醇是重要的化工原料和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇：
2CO₂（g）+6H₂（g）         CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=______．
（2）请说明以CO₂为原料合成乙醇的优点是______（只要求写出一条）．
（3）在一定压强下，测得该反应的实验数据如下表：

温度/℃CO2转化率/% n（H2）/n（CO2）	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

①该反应是______反应（填“吸热”或“放热”）．
②一定条件下，若提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，则CO₂的转化率______；平衡常数K______．（填“增大”、“减小”、或“不变”）
（4）在下图的坐标系中作图说明压强变化对该反应化学平衡的影响，并对图中横坐标、纵坐标的含义作必要的标注．
（5）一种乙醇燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中乙醇与氧作用生成水和二氧化碳．该电池的负极反应式为：
______．
（6）25℃、101kPa下，H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃烧热分别是285.8kJ?mol^-1、1411.0kJ?mol^-1和1366.8kJ?mol^-1，请写出由C₂H₄（g）和H₂O（l）反应生成C₂H₅OH（l）的热化学方程式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据平衡常数概念列式，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；
（2）从资源利用及环保角度来分析该合成方法的优点；
（3）①依据图表数据分析二氧化碳转化率随温度升高减小，结合平衡移动原理得到反应能量变化；
②氢气和二氧化碳物质的量比值增大同温度下二氧化碳转化率增大，平衡常数随温度变化；
（4）化学平衡是放热反应，反应前后气体体积减小，增大压强，平衡正向进行，二氧化碳和氢气含量减小，乙醇含量增大；
（5）乙醇燃料电池依据原电池原理，燃料做负极失电子发生氧化反应，在酸溶液中生成二氧化碳；
（6）由燃烧热的概念写出各反应的热化学方程式，利用盖斯定律计算；
解答：解：（1）2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），依据反应化学方程式，结合化学平衡常数的概念列式写出平衡常数表达式为：；
故答案为：；
（2）以CO₂为原料合成乙醇，减少二氧化碳造成的温室效应，废弃物利用，有利于环保；
故答案为：废弃物利用，有利于环保；
（3）①由图表分析判断，随温度升高，二氧化碳转化率减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应；
故答案为：放热；
②一定条件下，若提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，图表数据分析，同温度下，二氧化碳转化率增大，平衡常数随温度变化，不随浓度变化；
故答案为：增大 不变；
（4）化学平衡是放热反应，反应前后气体体积减小，增大压强，平衡正向进行，二氧化碳和氢气含量减小，乙醇含量增大；压强做横轴，物质含量做纵轴，画出图象




故答案为：；

（5）酸性条件下，乙醇在负极发生氧化反应生成二氧化碳，则负极反应为C₂H₅OH-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案为：C₂H₅OH+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；
（6）已知H₂（g）、C₂H₄（g）和C₂H₅OH（l）的燃烧热分别是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol和-1366.8kJ/mol，
则有：①H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
②C₂H₄（g）+2O₂（g）=2H₂O（l）+2CO₂（g）△H=-1411.0kJ/mol；
③C₂H₅OH（l）+2O₂（g）=3H₂O（l）+2CO₂ （g）△H=-1366.8kJ/mol；
根据盖斯定律 ②-③
可得：C₂H₄（g）+H₂O（l）=C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol，
故答案为：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）；△H=-44.2 kJ/mol^-1；
点评：本题考查了平衡常数的概念应用，数据分析平衡移动方向，图象意义和画法，热化学方程式和盖斯定律的计算应用，题目难度中等．